Из материалов Всероссийской научно-практической конференции
"Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях" Красноярск. - 2000. – С.141-150.

Захаренко Д.М.
Статья представлена не в полном виде

ПРОБЛЕМЫ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ОЧАГОВ ПОЖАРА,ТЛЕНИЯ, ВЗРЫВА УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ


На рубеже третьего тысячелетия, несмотря на значительный прогресс практически во всех сферах деятельности человека, проблема энергетического обеспечения цивилизации решается практически так же как и сотни лет назад. Основным способом получения энергии по-прежнему остается сжигание ископаемого топлива, причем в последнее время, отмечается тенденция роста потребления твердых видов такого топлива. В России эта тенденция проявляется в виде увеличения потребления углей восточных месторождений и, в частности, бурого угля Канско-Ачинского бассейна. Однако, главному достоинству бурых углей – их сравнительно низкой стоимости, сопутствует и главный их недостаток – высокая пожаро- и взрывоопасность.
Практически любое звено технологической цепочки от добычи бурого угля на разрезе до сжигания его в топке тепловой электростанции в той или иной мере подвергается опасности пожара или взрыва. Наиболее остро эта проблема стоит для ТЭС, где любое происшествие связанное с пожаром или взрывом чревато не только материальными потерями, но и социальными последствиями. Борьба с пожарами и взрывами на производствах, связанных с использованием бурых углей, развивается по нескольким направлениям [1-3]:
- совершенствование технологических процессов добычи и переработки бурого угля в целях сокращения времени контакта топлива с атмосферным кислородом и влагой, уменьшения пылеобразования, исключения потенциальных источников зажигания (перегрева);
- использование специального взрывозащищенного оборудования и специальных строительных конструкций;
- обработка бурого угля специальными веществами, ингибирующими процессы самовозгорания и препятствующими возникновению взрыва;
- проведение организационно-технических мероприятий на производстве, связанных, прежде всего, с укреплением производственной дисциплины;
- использование специальных автоматических систем противопожарной защиты и взрывоподавления.
К сожалению, следует отметить, что большинство мероприятий, проводимых по этим направлениям, не дают должного эффекта. Так в технологии практически невозможно контролировать образование просыпей угля, а также возникновение взрывоопасных концентраций угольной пыли в моменты запуска и останова оборудования, при авариях оборудования. Наличие в помещениях большого количества кабельных трасс, в том числе силовых, проведение сварочных и других огневых работ не гарантируют от возникновения источников зажигания или перегрева. Использование же взрывозащищенного оборудования, конструкций, а также применение специальных химических средств приводит к значительному увеличению материальных затрат и снижению рентабельности. Как показывает опыт, несмотря на значительное укрепление производственной дисциплины в энергетических отраслях, тем не менее, большинство аварийных ситуаций и, в том числе, пожаров, происходит по вине человека.
Единственным направлением, развитие которого может дать существенное повышение уровня пожарной безопасности энергетических предприятий при сравнительно небольших затратах на внедрение, является внедрение автоматических систем противопожарной защиты и взрывоподавления (АС ППЗ и ВП). Последние разработки в этой области, позволяет эффективно решать проблему борьбы с возникновением очагов пожара (взрыва) на ранних стадиях их возникновения.
Любая АС ППЗ и ВП [4] состоит из нескольких главных элементов:
- технических средств обнаружения очага пожара (взрыва), обеспечивающих максимально раннюю регистрацию возникновения очага горения (взрыва);
- исполнительных устройств пожаротушения (взрывоподавления), обеспечивающих своевременную подачу огнетушащего вещества к очагу;
- средств оповещения;
- средств контроля и управления, обеспечивающих взаимодействие всех вышеперечисленных элементов системы и связь с другими системами и подразделениями безопасности предприятия.
Несмотря на то, что эффективность работы АС ППЗ и ВП в целом зависит от надежности всех ее элементов, главную роль играют средства обнаружения, от которых зависит быстрое и надежное обнаружение очага пожара (тления, взрыва).
Выше уже отмечалось, что технология добычи, транспортировки и переработки бурых углей не позволяет исключить возникновения просыпей угля и отложений угольной пыли. Таким образом, по всей технологической цепи могут возникать множественные потенциальные неконтролируемые очаги самовозгорания и тления, которые при благоприятных условиях могут в свою очередь инициировать тепловые взрывы.
По данным российских и зарубежных исследователей [5,6] время перехода тления в горение, в том числе в дефлаграционное горение (тепловой взрыв), при благоприятных условиях является очень незначительным (от долей секунды до нескольких секунд), а скорость распространения фронта пламени лежит в пределах от 8...10 м/с до 1500 м/с.
Исходя из вышеизложенного, главным требованием, предъявляемым к средствам обнаружения систем ППЗ и ВП, следует считать минимальную инерционность, т.е. время от возникновения очага до его регистрации. Кроме того, в условиях энергопредприятия к техническим средствам обнаружения предъявляется и ряд особых требований:
- высокая помехозащищенность (от электромагнитных и электрических импульсных помех);
- повышенная пыле- и влагозащищенность;
- устойчивость к механическим вибрациям;
- устойчивость к воздействию воздушных потоков;
- вандалоустойчивость (это требование появилось недавно и связано с появлением множества пунктов приема цветных и черных металлов).
Любые физические явления, в том числе процессы самовозгорания, тления, пожара или взрыва угольной пыли, могут быть идентифицированы по ряду факторов, проявлением которых это явление сопровождается. Общим принципом работы всех автоматических устройств обнаружения загораний [7] является измерение физических величин, связанных именно с этими факторами. Обычно факторы, применяемые для регистрации очагов пожара, делят на две группы: не связанные с процессом тепломассопереноса, в результате передвижения продуктов горения и связанные с ним.
В интересующем нас случае факторами, по которым может быть обнаружен очаг пожара (самовозгорания, взрыва) являются:
- изменение температуры (локальное повышение, динамика роста и флуктуации в месте возникновения и развития очага);
- изменение газового состава среды (повышение концентрации двуокиси и окиси углерода, углеводородов и других продуктов горения);
- изменение оптических свойств газовой среды (под воздействием тепловыделения очага локально изменяется температура, и как следствие, коэффициент преломления воздуха, кроме того, часть продуктов горения в виде дыма (аэрозоль), что в свою очередь ведет к появлению интенсивного ослабления и рассеивания световых лучей);
- изменение интенсивности и спектральных характеристик оптического фона защищаемого объекта, прежде всего в инфракрасном диапазоне;
- изменение спектральных характеристик акустического шума;
- изменение давления;
Датчики обнаружения очага пожара (пожарные извещатели) являются одним из основных элементов системы активной противопожарной защиты. По принципу работы их можно разделить на: активные и пассивные; по виду определяемого фактора очага горения: на тепловые, дымовые, оптические (пламени); по типу используемого чувствительного элемента – на: инфракрасные, фотоэлектрические, барометрические, акустические, ионизационные, сейсмические, пьезоэлектрические, магнитоконтактные, электроконтактные, комбинированные.
Такое многообразие датчиков связано, во-первых, с наличием различных факторов пожара, а во-вторых, с наличием большого разнообразия типов объектов, подлежащих ППЗ. Эффективность применения пожарных извещателей и их работоспособность зависят от оптимального выбора типа датчика, места его установки и условий эксплуатации.
В заключение можно отметить, что на сегодня вопрос раннего обнаружения очагов самовозгорания, тления и горения угольной пыли можно считать решенным, а это в свою очередь открывает перспективы значительного повышения уровня пожарной и взрывобезопасности предприятий теплоэнергетики, работающих на буром угле.
Единственным отрицательным моментом можно считать отсутствие в настоящее время норм пожарной безопасности (НПБ), регламентирующих производство и применение инфракрасных тепловых модуляционных пожарных извещателей. Однако, если заинтересованные отрасли и ведомства проявят интерес к этой проблеме, она вряд ли останется не решенной.

Литература:

  1. Правила взрывобезопасности топливоподачи и установок для приготовления и сжигания пылевидного топлива. Нормативные документы для тепловых электростанций и котельных. РД 153-34.1-03.352-99. РАО ЕЭС России. М.:2000.
  2. ГОСТ 12.1.044-83. Пожаровзрывоопасность горючих пылей. Общие требования.
  3. Самовозгорание и взрывы пыли натуральных топлив. В.В. Померанцев, С.Л. Шагалова, В.А. Резник и др.- Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1978.
  4. Амельчугов С.П., Захаренко Д.М. Автоматизированная система взрывоподавления и противопожарной защиты трактов топливоподач тепловых электростанций // Сибирский вестник пожарной безопасности. 1999.- №2. - С.42-47.
  5. Иванов Я.Н., Муравкин В.Н., Соковиков В.В. Разработка новых и усовершенствование методов обеспечения взрывобезопасной работы оборудования для подготовки и сжигания твёрдых, жидких и газообразных топлив на ТЭС. Уточнения отдельных пунктов правил взрывобезопасности // Отчет по научно-исследовательской работе, Арх. №12736, М.,ВТИ, 1985.
  6. Петросян Р.А., Полферов К.Я., Соковиков В.В. Разработка методов и средств повышения взрывобезопасности ГРЭС КАТЭКа. Повышение взрывобезопасности топливоподачи электростанций // Отчет по научно-исследовательской работе, Арх. №13740, М., ВТИ, 1989.
  7. Шаровар Ф.И. Методы раннего обнаружения загораний. – М.: Стройиздат, 1988.
  8. Сафронов Ю.П., Эльман Р.И.. Инфракрасные распознающие устройства. – М.: Воениздат, 1976.
  9. Infrared Detectors. Catalog No. KIRD0001E05, Hamamatsu Photonics K.K., 1997.
  10. Киселев Я.С., Киселев В.Я.Проблемы самовозгорания органических материалов. Сообщение 1. Физика самовозгорания // Пожаровзрывобезопасность №1, 1992.
  11. Киселев Я.С., Киселев В.Я.Проблемы самовозгорания органических материалов. Сообщение 2. Прогноз и профилактика самовозгорания// Пожаровзрывобезопасность №2, 1992.